FD-ESR-II型电子顺磁共振仪说明书（080711修订）

TEACHER'S GUIDEBOOK

仪器使用说明

FD-ESR-II

电子顺磁共振仪

中国.上海复旦天欣科教仪器有限公司

Shanghai Fudan Tianxin Scientific_Education Instruments Co.,Ltd.

FD-ESR-II 电子顺磁共振仪

一、概述

电子顺磁共振谱仪（又名电子自旋共振）是电子自旋磁矩在磁场中的运动与外部高频电磁场相互作用下对电磁波共振吸收的原理而设计的。因为电子本身运动受物质微观结构的影响所以电子自旋共振成为观察物质结构及运动状态的一种手段。因为电子顺磁共振具有极高的灵敏度、测量时对样品无破坏作用，所以电子顺磁共振谱仪广泛应用于物理、化学、生物、医学和生命领域。 二、基本原理

具有未成对电子的物质置于静磁场Bz中,由于电子自旋磁矩与外部磁场相互作用导致电子的基态发生塞曼能级分裂:?E?g?BBz（?B为波尔磁矩，g为无量纲参数），当在垂直于静磁场方向上所加横向电磁波的量子能量h?等于?E时，满足共振条件，此时未成对电子由下能级跃迁至上能级。

1．Bloch方程:

进动 N 磁极zN 旋转轴

y核xS 磁极图1

Bloch理论是将电子近似为自转陀螺，原子核的能级跃迁理解为陀螺在外作用力的进动和章动,

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如图1。

以下是Bloch方程的推导： 原子核具有磁矩

??u??L (1)

??称为回旋比是一个参数 L表示自旋的角动量

原子核在磁场中受到力矩

???M?u?B (2)

并且产生附加能量

E?u??B? (3)

根据力学原理dL?dt?M?和u???L?得 du?dt??u??B? (4) 考虑到驰豫的作用其分量式改为

dux??(Buyuz?BZuy)?xdtT2duyydt??(Bzux?Bxuz)?uT (5)

2duz??(Buuxy?Byux)?zdtT1

其稳态解为：

? ??B1T2(?Bz??0)1?(?Bz??0)2T22??2B21T1T2?\??B1T11?(?B222z??0)T2??2B1T1T2如图(2)

- 2 -

6）

（IB图（2）

三、工作原理介绍 系统的基本构成:

如图3由微波传输部件把X波段体效应二极管信号源的微波功率馈给谐振腔内的样品，样品处于恒定磁场中，磁铁由50Hz交流电对磁场提供扫描，当满足共振条件时输出共振信号，信号由示波器直接检测。以下介绍各个微波部件的原理、性能及使用方法。

扭波导阻抗调配器N 环形器 隔离器 示波器 S 微波源 晶体检波器阻抗匹配器 谐振腔 样品 图3 直流输出 扫描输出 - 3 -